《精细化学品分析 教学课件 ppt 作者 刘春 主编 穆华荣 主审第六章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精细化学品分析 教学课件 ppt 作者 刘春 主编 穆华荣 主审第六章（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 颜料、染料分析,第一节 概述,一、颜料 颜料分为有机颜料和无机颜料。 有机颜料为不溶性的有色有机物，它不溶于水，也不溶于使用它们的各种底物中。有机颜料与染料的差别在于它与被着色物体没有亲和力，只有通过胶粘剂或成膜物质将有机颜料附着在物体表面，使物体着色。 有机颜料与无机颜料相比，通常具有较高着色力，颗粒容易研磨和分散，不易沉淀，色彩也较鲜艳，但耐晒、耐热、耐气候件能较差。颜料特性包括耐晒、耐水浸、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐热、晶型稳定性、分散性、抗迁移性及遮盖力等。 有机颜料普遍用于油墨、涂料、橡胶制品、塑料制品、文教用品和建筑材料物的着色。还用于合成纤维的原浆着色和织物涂料印花。,第
2、一节 概述,二、颜料的分类和结构 有机颜料按其化学结构可以分成： 1偶氮颜料 分子结构中含有偶氮基(-NN-)的水不溶性的有机化合物，在有机颜料中是品种最多和产量最大的一类。 如：耐晒黄G,第一节 概述,2色淀 水溶性染料（如酸性、直接、碱性染料），经与沉淀剂作用生成的水不溶性的颜料。深沉剂主要为酸、无机盐、载体等。 如立索尔大红粉：,第一节 概述,异吲哚啉酮 喹吖啶酮,第一节 概述,其它：如永固紫RL,第一节 概述,三、染料 染料是指能使其它物质获得鲜明而牢固色泽的一类有机化合物，由于现在使用的颜料都是人工合成的，所以也称为合成染料。 我国采用30个色泽名称。例如，金黄、嫩黄、黄、深黄、大红
3、、红、桃红、玫瑰红、品红、枣红、红紫、紫、翠蓝、蓝、湖蓝、艳蓝、深蓝、翠绿、绿、艳绿、橄榄绿、深绿、黄棕、棕、红棕、灰、黑等。颜色的名称前可以加形容词，嫩、艳、深。,第一节 概述,四、染料的分类及结构 1偶氮染料 在分子结构中含有偶氮基的染料称为偶氮染料。它在染料中品种最多，包括单偶氮、双偶氮和多偶氮。 2葸醌染料 这种化合物结构中含有蒽醌结构或者多环酮。其数量在染料中居第二，仅次于偶氮染料，也是染料中很重要的一类化合物。 3硝基和亚硝基染料 指结构中含有硝基或者亚硝基的染料。,第一节 概述,4靛族染料 是一类含有共轭体系 的靛族或者和硫磺母体结构的不溶性还原染料，也可认为是以靛蓝为母体结构的
4、衍生物或相似结构的染料。 5硫化染料 硫化染料是某些芳香族化合物与硫或多硫化钠相互反应而生成的本身不溶于水的产物，当然时要用还原剂硫化钠溶液，所以叫硫化染料、 6芳甲烷类染料 芳甲烷类染料是一个碳上连接有几个芳基结构的染料，连接两个芳基的叫两个芳基的叫二芳甲烷类染料，连接三个芳基的叫三芳甲烷类染料。,第一节 概述,7菁系染料 也称次甲基染料，是分子结构中含有一个或多个次甲基的染料，该染料大多为阳离子型染料，因其具有良好的特性而被广泛应用于腈纶纤维的染色和照相增感剂中。 8酞菁染料 含有酞菁金属络合（四氮卟吩）结构的染料，主要有翠绿和翠蓝两个品种。 9杂环类染料 杂环类染料如咕吨、啶、嗪、唑、噻
5、吩等。 如果按用途，一般将其分为酸性染料、中性染料、碱性染料（也叫阳离子染料）、直接染料、还原染料、分散染料、硫化染料、冰染染料。,第二节 染料的分光光度法定量分析,一、商品染料 商品染料往往掺和各种添加剂如盐、糖、糊精、尿素、硼酸、分散剂、润湿剂等。当用商品染料研究染色过程如染色机理时，一般可直接用商品染料做标准曲线，不必用纯染料，这样比较方便，也不影响效果。然而在许多科学研究工作中，常常要求测定染料的绝对含量。未知浓度的染料溶液或染色过程中柒料溶液的染料含量要与标准溶液进行分光对比才能确定：或者事先用其它物理方法和化学方法对纯染料进行定量分析并标定出一条工作曲线，然后用光谱法测定并与该绝对
6、定量的工作曲线比较求出染料的绝对含量。制备染料溶液时，取样要有代表性。结果的好坏也取决于取样。膏状染料要很好搅拌后取样，对一些吸水的染料应当注意样品中含水量问题。,第二节 染料的分光光度法定量分析,1水溶性染料 先将商品染料配成一定浓度的水溶液，再与已知浓度的相同染液比较吸光度，测量时要求这两种染料溶液必须处于同一聚集状态，为此最好使染料能在任何情况下均为真正单分子溶液，关于这一点可选择适当的溶剂。很多染料在水溶液中的光谱与pH值有关，因此，在测量时应使所有溶液有相同的pH值条件下进行分析。,第二节 染料的分光光度法定量分析,2还原染料可以转变为隐色体水溶液，然后进行光谱分析。然而隐色体溶液较
7、不稳定，接触空气的表面易于形成染料薄膜，故测量时应在密闭池中进行。当加入1环氧乙烷聚合物后稳定度显著提高，如其贮藏于带盖烧瓶中，至少可以稳定24h。硫化染料也可以在硫化钠水溶液中进行测定。曾有人提到，在多环还原染料的光谱定量分析中，溶液呈胶体状态或分子溶液的效果是一样的。当然测定不溶性染料最正确的方法应当是选择适当的溶剂，使染料成真溶液，例如用邻氯苯酚、四乙基戊胺、二乙醇胺、三乙基醇胺、羟乙基乙二胺等，其中以四乙基戊胶效果最好，氯化阴丹士林蓝在其中溶解度达10gL，硫化染料尚未找到满意的溶剂，它们在乙二醇、硫(代)二甘醇及硫酸钠中仅可以溶解一部分。,第二节 染料的分光光度法定量分析,3冰染色酚
8、可溶于苛性碱中，常在这种溶剂中测定之，虽然它们的溶液无色或仅呈淡黄色，但在紫外及近蓝光谱部分有强吸收。因此可以用紫外分光测量(应当注意，纳夫妥商品中通常含有扩散剂，也能吸收紫外光)。 4荧光增白剂也可以用紫外分光定量。,第二节 染料的分光光度法定量分析,二、染浴中的染料 测定染浴中的水溶性染料时，吸收光谱一般不会随时间而改变。然而当染浴中有水不溶性染料或水不溶性染色添加剂时，常常会有聚集现象发生，所以，应当加入与水互溶的溶剂如丙酮、甲醇、吡啶或DMF以维持染浴始终是一个均匀而稳定的溶液。 从染浴中上染于纤维的染料量，习惯上只是测定染浴中消耗掉的染料量，然而这不是一个满意的方法，其数值一般偏高，
9、原因在于染料浓度的减少并不完全是染料吸着在纤维内的函数，有些染料可能沉积在纤维表面上，有些染料在染浴中可以水解或受热分解而损失。因此单从测定染浴中的染料含量来控制纤维上染料的含量是不合理的。吸着在纤维上的染料一版比在染浴中更稳定，所以通过测定纤维上染料含量的效果会更好。,第二节 染料的分光光度法定量分析,三、纤维表面上的染料 1透射法测定 吸附在纤维表面上的染料是用适当的可以溶解染料的溶剂萃取。,第二节 染料的分光光度法定量分析,第二节 染料的分光光度法定量分析,第二节 染料的分光光度法定量分析,第二节 染料的分光光度法定量分析,后确定的，但溶剂不应当膨化纤维，以免使吸着在纤维内部的染料也被萃
10、取出来。在进行染料的竭染染色中，测定全纤维表面上吸着的染料，是为了测定从纤维表面渗透到纤维内层的染料，以获得连续染色操作中的染料的固着率。这种情况最好是从同一样品上萃取共固着和非固着染料，然后计算其固色率。聚酯表面上末固着的染料能用经稳定的二甲基甲酰胺萃取，染料在室温下每次萃取3min，换新溶剂后再次萃取，直到萃取液无色为止(一般第二次就可以)，然后该样品又在140用经稳定的二甲基甲酰胺萃取纤维内部的染料，萃取出来的染料量都用分光光度法测定。 若未经洗涤的织物表面含有相当数量的分散剂及轧染浆时，可加10(VV)水到萃取液中，以除去夹杂在水溶性添加剂中的表面染料。还可借以排除光的散射和染料分子的
11、聚集。为了达到测量条件一致，要在萃取纤维内部固着的染料及在参比溶液(萃取未染色的纤维)中加同样量的水。,第二节 染料的分光光度法定量分析,2反射法测定 在纤维表面上的染料用反射光定量分析速度快，不破坏染料结构。其测量原理与目测评定相似，但对反射率数据作出定量解释比较复杂，因为浓度与反射率间并不存在简单的线性关系，这种困难近年来基本上已可用计算机加以克服。反射法巳成为日常的工业生产控制配色以及生产自动控制系统有用的工具。着色纤维样品必须折叠到再折叠厉不产生反肘率的改变为止，以氧化镁、硫酸钡或白瓷砖作为参比标被每只样品应在四个不同区域上测量后取其平均值。,第二节 染料的分光光度法定量分析,曾注意到
12、，在溶液中用透射方法测定染料含量和用反射法直接测定纤维上染料含量相比，其准确度要高出两倍，这仅仅是对于分光光度测量的准硬度而言。此外，用反射法直接测定纤维上染料的含量还要受纤维上染不均匀所影响。因此，反射方法一般主要用于颜色测色和色差比较，而纤维上染料量的准确测定最好是把纤维上的染料转移到溶剂中后再测定之。,第二节 染料的分光光度法定量分析,四、纤维中染料的测定 在高分子物质上象薄膜或纺织纤维上的染料含量可以用(a)溶解法：把高分子物质和染料用溶剂一起溶解； (b)萃取法；用溶剂把染料萃取下来，而不溶解高分子。然后用分光光度法测定，活性染料的着色物一般要用溶解法测定。 1.溶解法测定 用溶解法
13、测定着色物质上染料的理想溶剂应当是在溶解纤维时不需加热，因为有些染料在热溶剂中发生分解。所用的溶剂要尽可能既能溶解纤维，也能同时溶解染料。不溶性染料有时也以分散在溶解纤维的溶剂中进行测定，溶剂应当是无色的并能构成稳定的染料溶液，即同染料不反应、不吸水、低挥发性、无毒、无腐蚀和不着火等。然而全部满足这些条件是很因难的，因为多数溶剂都有毒。溶解度参数可以作为选择溶解纤维溶剂的参考。溶解度参数定义为内聚能密度的平方根。如果溶剂的极性和纤维相类似，溶剂就能溶解具有同样溶解度参数的纤维。常用的能溶解染色纤维的溶剂见表2.1。,第二节 染料的分光光度法定量分析,选择好溶剂后进行着色物质上染料的分析操作是十
14、分简单的。 一般是称取0.1一0.3g样品放入25100m1容量瓶中，先加入溶剂约23，仔细摇晃使着色物溶解，再用溶剂将体积调到标记处。空白试验是将未着色样，最好用空白染料(不加染料经过染色工艺处理的用同样溶剂溶解)，以它作为参比溶液。 溶解法的不利之处是染料溶液中含有纤维去光剂，例如因为TiO2而混浊，TiO2 可以用离心或沉淀法除去。用双光束分光光度计如以同样量的空白溶液作为参比溶液可以不除去稀释剂，也能获取高准确度和精密度。,第二节 染料的分光光度法定量分析,2.萃取法测定 无论是非离子的或以离子键与纤维结合的染料凡能溶解在萃取剂中都可以用萃取方法进行定量，但和纤维以共价键结合的活性染料
15、用萃取方法就不能从纤维上剥离。 对萃取用的溶剂的要求与上述溶解法用的溶剂型求不尽相同，苯取剂不应溶解或分解纤维或载物，只是要求能膨化纤维。因为纤维的碎片会使溶液混浊，以致干扰染料溶液的分光测定。 染料从聚合物上萃取是染色过程的颠倒，萃取能力取决于：(i)萃取剂扩散入纤维和膨胀纤维的速度；（ii）染料在萃取剂和聚合物间的分配比例；（iii）染料在聚合物中和溶剂中的扩散速度。按照内聚能密度概念，产生当聚合物的溶解度参数和溶剂溶解度参数相同时聚合物的膨胀最大。溶解度参数能近似地指示溶剂溶解聚合物中染料的能力。,第二节 染料的分光光度法定量分析,聚合物的溶解度参数只是提供选中有效萃取剂的溶解度参数的范
16、围，而且看来溶剂的粘度和有效截面积是重要的，因为至少在常温或接近常温时有效的萃取剂较无效的萃取剂具有较小的分子截面积和较低的粘度。 现在已经很清楚，纤维内染料的扩散速度在超过纤维玻璃化温度Tg时突然增加，因此，温度增加,萃取速度也增加。 以离子力与纤维相结合的染料，例如在共聚聚酯纤维与磷酸染色席位相结合的阳离子染料不能用非离子有机溶剂氯苯等进行萃取。Kissa研究出一种萃取剂，它能有效地将阳离子染料，从聚酯上萃取出来。这种方法是利用溶解在二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的盐MX或酸HX和纤维染色席上以离子力相结合的染料阳离子进行离子交换而将纤维上的阳离子染料萃取下来： 纤维-SO3-D+十MX-纤维-SO3-D+十DX,第二节 染料的分光光度法定量分析,与溶解法相比较，萃取法有如下优点：(i)用于萃取的溶剂的毒性和腐蚀性都小于溶解用的溶剂，如氯苯或DMF(作为分散染料在PET中的萃取剂)的毒性相应比邻氯苯酚或六氟-2丙醇(HFIP)(作为纤维的溶剂)的毒性小。（ii）染料萃取液是澄清
